DE10248379A1 - Fuel injection device for an internal combustion engine - Google Patents

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Friedrich Boecking
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Abstract

Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) einer Brennkraftmaschine umfasst ein Gehäuse (34) mit einem Einspritzbereich (42). In dem Gehäuse (34) ist eine Ausnehmung (44) vorhanden, in der zwei Ventilelemente (46, 48) angeordnet sind. Das innere Ventilelement (48) ist kürzer als das äußere Ventilelement (46). Eine Beaufschlagungseinrichtung (57) beaufschlagt das innere Ventilelement (48) wenigstens zeitweise in Öffnungsrichtung. Ein Steuerkolben (92) wirkt mit dem inneren Ventilelement (48) zusammen. Er weist eine Druckfläche (102) auf, deren Kraftresultierende in Schließrichtung zeigt und welche einen Steuerraum (104) begrenzt. Die Beaufschlagungseinrichtung (57) übt auf das innere Ventilelement (48) in etwa eine konstante Öffnungskraft aus. Der Fluiddruck in dem Steuerraum (104) kann kurzzeitig abgesenkt werden.A fuel injection device (22) of an internal combustion engine comprises a housing (34) with an injection area (42). In the housing (34) there is a recess (44) in which two valve elements (46, 48) are arranged. The inner valve element (48) is shorter than the outer valve element (46). A loading device (57) loads the inner valve element (48) at least temporarily in the opening direction. A control piston (92) interacts with the inner valve element (48). It has a pressure surface (102), the force resultant of which points in the closing direction and which delimits a control chamber (104). The loading device (57) exerts an approximately constant opening force on the inner valve element (48). The fluid pressure in the control room (104) can be reduced briefly.

Description

Stand der TechnikState of technology

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse mit einem Einspritzbereich, mit einer in dem Gehäuse vorhandenen Ausnehmung, mit mindestens zwei in der Ausnehmung koaxial zueinander angeordneten Ventilelementen, welche jeweils mit einem Ventilsitz am Einspritzbereich zusammenarbeiten, wobei das innere Ventilelement kürzer ist als das äußere Ventilelement, wobei eine Beaufschlagungseinrichtung vorhanden ist, welche das innere Ventilelement wenigstens zeitweise in Öffnungsrichtung beaufschlagt, wobei ein Steuerkolben vorhanden ist, welcher mit dem inneren Ventilelement zusammenwirkt, und wobei der Steuerkolben eine Druckfläche aufweist, deren Kraftresultierende in Schließrichtung zeigt und welche einen Steuerraum begrenzt.The invention relates to a fuel injection device for one Internal combustion engine, with a housing with an injection area, with one in the case existing recess, with at least two coaxial in the recess mutually arranged valve elements, each with a Valve seat on the injection area work together, the inner Valve element shorter is as the outer valve element, wherein an application device is present, which the inner valve element is acted upon at least temporarily in the opening direction, there is a control piston which is connected to the inner valve element cooperates, and wherein the control piston has a pressure surface, whose resultant points in the closing direction and which limited a control room.

Eine derartige Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist aus der DE 41 15 477 A1 bekannt. Diese zeigt eine Einspritzdüse mit zwei koaxial zueinander angeordneten Ventilnadeln. Die Ventilnadeln sind "druckgesteuert". Dies bedeutet, dass sie mit einer konstanten Kraft durch eine Schraubendruckfeder gegen den Ventilsitz beaufschlagt werden. Im Bereich des Einspritzendes verfügen die beiden Ventilnadeln jeweils über Druckflächen, deren Kraftresultierende in Öffnungsrichtung zeigt und an denen der Einspritzdruck angreift. Durch eine Erhöhung des Einspritzdrucks können die Ventilnadeln gegen die Kraft der Druckfedern von den entsprechenden Ventilsitzen abgehoben werden.Such a fuel injector is from the DE 41 15 477 A1 known. This shows an injection nozzle with two valve needles arranged coaxially to one another. The valve needles are "pressure controlled". This means that they are subjected to a constant force against the valve seat by a helical compression spring. In the area of the injection end, the two valve needles each have pressure surfaces, the resultant force of which points in the opening direction and on which the injection pressure acts. By increasing the injection pressure, the valve needles can be lifted off the corresponding valve seats against the force of the compression springs.

Bei der in der DE 41 15 477 A1 gezeigten Vorrichtung ist die innere Ventilnadel mit einem Steuerkolben verbunden, der wiederum eine in Schließrichtung wirkende Druckfläche aufweist. Wenn in dem durch die Druckfläche begrenzten Steuerraum ein hoher Fluiddruck herrscht, wirkt eine entsprechende Kraft in Schließrichtung, welche verhindert, dass die innere Ventilnadel von dem Ventilsitz abheben kann.At the in the DE 41 15 477 A1 shown device, the inner valve needle is connected to a control piston, which in turn has a pressure surface acting in the closing direction. If there is a high fluid pressure in the control space delimited by the pressure area, a corresponding force acts in the closing direction, which prevents the inner valve needle from being able to lift off the valve seat.

Bei der eingangs genannten Kraftstoff-Einspritzvorrichtung werden im Betrieb jedoch in einigen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine keine optimalen Emissions- und Kraftstoff-Verbrauchswerte erzielt. Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Kraft-Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie bessere Verbrauchs- und Emissionswerte aufweist und gleichzeitig kompakt baut.In the fuel injection device mentioned at the beginning are in operation, however, in some operating states of the internal combustion engine no optimal emission and fuel consumption values achieved. The present invention therefore has the task of a power injection device of the type mentioned at the outset in such a way that they improve consumption and has emission values and at the same time is compact.

Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Beaufschlagungseinrichtung auf das innere Ventilelement eine in etwa konstante Öffnungskraft ausübt und dass in dem Steuerraum ein Fluiddruck herrscht, welcher kurzzeitig abgesenkt werden kann.This task is accomplished with a fuel injector of the type mentioned in that the loading device on the inner valve element exerts an approximately constant opening force and that There is a fluid pressure in the control room, which is briefly reduced can.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung arbeitet das innere Ventilelement "hubgesteuert". Dies bedeutet, dass der am Einspritzbereich wirkende Kraftstoffdruck den für die jeweilige Einspritzung optimalen Wert haben kann, ohne dass hierdurch das Öffnungsverhalten des inneren Ventilelements beeinflusst wird. Geöffnet wird das innere Ventilelement nur dann, wenn der Fluiddruck in dem Steuerraum kurzzeitig abgesenkt wird. Mit einer solchen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung wird während der Einspritzung des Kraftstoffs ein Druckverlauf erreicht, mit dem in vielen Anwendungsfällen bessere Emissionen und ein geringer Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine erzielt werden können. Durch die kurzen Bauweisen der Ventilelemente baut die Vorrichtung dabei sehr kompakt.Works in the fuel injection device according to the invention the inner valve element "stroke-controlled". This means, that the fuel pressure acting on the injection area is that for the respective Injection can have optimal value, without thereby the opening behavior of the inner valve element is influenced. The inner valve element is opened only if the fluid pressure in the control room is briefly reduced becomes. With such a fuel injection device during the Injection of the fuel reaches a pressure curve with which better in many applications Emissions and low fuel consumption of the internal combustion engine can be achieved. Due to the short construction of the valve elements, the device builds very compact.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of Invention are in subclaims specified.

In einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das innere Ventilelement einen umlaufenden Absatz aufweist, an dem sich eine erste, in Schließrichtung wirkende Vorspanneinrichtung abstützt. Ein solcher Absatz kann maschinell am Ventilelement einfach hergestellt werden, und eine derartige in Schließrichtung wirkende Vorspanneinrichtung stellt auch während der Startphase der Brennkraftmaschine, wenn im Steuerraum noch kein hoher Kraftstoffdruck anliegt, sicher, dass das innere Ventilelement an seinem Ventilsitz anliegt und kein Kraftstoff ungewollt von der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung abgegeben wird. Die Betriebssicherheit wird durch diese Weiterbildung also in kostengünstiger Art und Weise verbessert.In a first training course suggested that the inner valve element have a circumferential heel has, on which a first biasing device acting in the closing direction supported. Such a paragraph can be easily machined on the valve element are, and provides such a biasing device acting in the closing direction also during the starting phase of the internal combustion engine, if none in the control room high fuel pressure is present, make sure the inner valve element is against his valve seat and no fuel is unwanted from the Fuel injector issued becomes. Operational safety is therefore through this training in cheaper Way improved.

In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass sich die erste Vorspanneinrichtung an einer Dichthülse abstützt, welche eine Dichtkante umfasst, die von einer zweiten Vorspanneinrichtung gegen das äußere Ventilelement beaufschlagt wird. Bei dieser Weiterbildung sind die erste und die zweite Vorspanneinrichtung also in Serie geschaltet. Die entsprechende Kraftstoff-Einspritzvorrichtung baut daher vergleichsweise schmal.In further training, it is proposed that the first biasing device is supported on a sealing sleeve, which includes a sealing edge provided by a second biasing device against the outer valve element is applied. In this training, the first and the the second pretensioner is therefore connected in series. The corresponding Fuel injector therefore builds comparatively narrow.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung besteht darin, dass das innere Ventilelement in dem äußeren Ventilelement fluiddicht geführt ist, und dass zwischen dem Steuerkolben und dem äußeren Ventilelement wenigstens bereichsweise ein Ringraum vorhanden ist, welcher mit einem Niederdruckanschluss verbunden ist. Da das innere Ventilelement relativ kurz baut, muss sich auch die fluiddichte Führung nur über eine vergleichsweise kurze Strecke erstrecken. Eventuell durch die Führung hindurchtretender Kraftstoff kann zum Niederdruckanschluss gelangen und von dort als Leckagefluid abgeführt werden. Auch bei einer kurzen Dichtstrecke wird somit die Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung sichergestellt.A further advantageous embodiment of the fuel injection device according to the invention is that the inner valve element is guided in a fluid-tight manner in the outer valve element and that an annular space is present at least in regions between the control piston and the outer valve element, which is connected to a low-pressure connection. Since the inner valve element is relatively short, the fluid-tight guide only has to be moved over a comparatively short distance stretch. Any fuel that may pass through the guide can reach the low-pressure connection and be discharged from there as a leakage fluid. Even with a short sealing distance, the functionality of the fuel injection device according to the invention is thus ensured.

Vorgeschlagen wird auch, dass der Steuerkolben einen Steuerabschnitt, an dem die Druckfläche vorhanden ist, und einen zwischen Ventilelement und Steuerabschnitt angeordneten Übertragungsabschnitt umfasst, welcher ein vom Steuerabschnitt separates Teil darstellt. Dies erleichtert die Herstellung der einzelnen Teile, so dass die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzvorrichtung insgesamt preiswert baut. Darüber hinaus können für die einzelnen Abschnitte die für die jeweilige Funktion optimalen Materialien gewählt werden, so beispielsweise für den Steuerabschnitt ein Material, welches in Zusammenwirkung mit dem Gehäuse der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eine gute Dichtwirkung entfaltet.It is also proposed that the Control piston a control section on which the pressure surface is present and a transmission section arranged between the valve element and the control section which is a separate part from the control section. This facilitates the manufacture of the individual parts, so that the Fuel injection device according to the invention overall inexpensive builds. About that can out for the individual sections for the respective function optimal materials are selected, for example for the control section a material that in cooperation with the housing of the Fuel injector has a good sealing effect.

Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Kontaktfläche des Steuerabschnitts mit dem Übertragungsabschnitt sphärisch gekrümmt und die entsprechende Kontaktfläche am Übertragungsabschnitt hierzu komplementär ausgebildet ist. Hierdurch können Zentrierungsfehler, die aufgrund von Fertigungstoleranzen vorhanden sein können, sehr leicht ausgeglichen werden. Dies senkt zum einen die Herstellkosten der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung und ermöglicht zum anderen eine sehr gute und leichte Beweglichkeit der Ventilelemente. Gleiches gilt auch für jene Weiterbildung, bei welcher die Kontaktfläche des Ventilelements mit dem Steuerkolben sphärisch gekrümmt und die entsprechende Kontaktfläche am Steuerkolben hierzu komplementär ausgebildet ist.It is particularly preferred if the contact area of the control section with the transmission section spherical bent and the corresponding contact area at the transmission section for this complementary is trained. This can Centering errors that exist due to manufacturing tolerances could be, to be balanced very easily. On the one hand, this lowers the manufacturing costs the fuel injection device according to the invention and enables on the other hand, very good and easy mobility of the valve elements. The same applies to that development in which the contact surface of the valve element with spherical to the control piston bent and the corresponding contact area is complementary to this on the control piston.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Kontaktflächen am Übertragungsabschnitt zum Steuerabschnitt und zum inneren Ventilelement jeweils Teil einer gemeinsamen Kugelfläche sind, deren Mittelpunkt auf der Mittelachse des Übertragungsabschnitts liegt. In diesem Fall kann der Übertragungsabschnitt sehr einfach eingebaut werden und zentriert sich von selbst zwischen dem Steuerabschnitt einerseits und dem inneren Ventilelement andererseits.With a particularly advantageous Further training for this is proposed that the contact areas at the transmission section part of the control section and the inner valve element common spherical surface are whose center lies on the central axis of the transmission section. In this case, the transmission section very easy to install and center between themselves the control section on the one hand and the inner valve element on the other.

Zeichnungdrawing

Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:Below is a particularly preferred one embodiment the invention with reference to the accompanying drawings in Explained in detail. The drawing shows:

1: eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen; und 1 : A schematic representation of an internal combustion engine with several fuel injection devices; and

2: einen teilweisen Schnitt durch eine der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen von 1. 2 : a partial section through one of the fuel injectors of 1 ,

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

In 1 trägt ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus dem eine elektrische Kraftstoffpumpe 14 Kraftstoff in eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 fördert.In 1 a fuel system of an internal combustion engine bears the overall reference number 10 , It includes a fuel tank 12 , from which an electric fuel pump 14 Fuel into a low pressure fuel line 16 promotes.

Diese führt zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 wird von einer nicht dargestellten Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 fördert den Kraftstoff in eine Kraftstoff-Sammelleitung 20 ("Rail"). An diese sind mehrere Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 angeschlossen, welche nachfolgend der Einfachheit halber als "Injektoren" bezeichnet werden. Die Injektoren 22 spritzen den Kraftstoff direkt in einen ihnen jeweils zugeordneten Brennraum 24 ein.This leads to a high pressure fuel pump 18 , The high pressure fuel pump 18 is driven by a camshaft, not shown, of the internal combustion engine. The high pressure fuel pump 18 feeds the fuel into a fuel manifold 20 ( "Rail"). At these are several fuel injectors 22 connected, which for the sake of simplicity are referred to as "injectors". The injectors 22 inject the fuel directly into a combustion chamber assigned to them 24 on.

Der Anschluss der Injektoren 22 an die Kraftstoff-Sammelleitung 20 wird durch einen Hochdruckanschluss 26 bewerkstelligt. Über einen Niederdruckanschluss 28 sind die Injektoren 22 jeweils mit einer Rücklaufleitung 30 verbunden. Der Betrieb der Brennkraftmaschine, des Kraftstoffsystems 10 und insbesondere der Injektoren 22 wird von einem Steuer- und Regelgerät 32 gesteuert beziehungsweise geregelt.The connection of the injectors 22 to the fuel rail 20 is through a high pressure connection 26 accomplished. Via a low pressure connection 28 are the injectors 22 each with a return line 30 connected. Operation of the internal combustion engine, the fuel system 10 and especially the injectors 22 is controlled by a control device 32 controlled or regulated.

Man erkennt ohne weiteres, dass das oben beschriebene Kraftstoffsystem 10 zu einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung gehört. Es kann dabei sowohl für eine Benzin-Brennkraftmaschine als auch für eine Diesel-Brennkraftmaschine verwendet werden.It can easily be seen that the fuel system described above 10 belongs to an internal combustion engine with direct fuel injection. It can be used both for a gasoline internal combustion engine and for a diesel internal combustion engine.

Der Aufbau eines der Injektoren 22 wird nun im Detail anhand von 2 erläutert:
Der Injektor 22 umfasst ein Gehäuse 34 mit einem Düsenkörper 36, einem Mittelteil 38 und einem Oberteil 40 (jetzt und nachfolgend beziehen sich die Angaben "oben" und "unten" auf die Darstellung in 2; grundsätzlich gilt jedoch, dass der Injektor 22 in einer beliebigen Lage im Raum installiert werden kann). Der Düsenkörper 36 verfügt an seinem Ende über einen Einspritzbereich 42, welcher in Einbaulage dem Brennraum 24 zugewandt ist.The construction of one of the injectors 22 is now described in detail using 2 explains:
The injector 22 includes a housing 34 with a nozzle body 36 , a middle part 38 and a top 40 (Now and below, the information "above" and "below" refer to the representation in 2 ; in principle, however, the injector 22 can be installed in any position in the room). The nozzle body 36 has an injection area at its end 42 , which in the installed position is the combustion chamber 24 is facing.

Im Gehäuse 34 ist eine Ausnehmung 44 vorhanden, in welcher zwei koaxial zueinander angeordnete Ventilelemente 46 und 48 vorhanden sind. Das äußere Ventilelement ist rohrförmig und verfügt an seinem unteren Ende über eine Dichtkante 50, welche mit einem Ventilsitz 52 am unteren Ende der Ausnehmung 44 zusammenarbeitet. Das innere Ventilelement 48 ist im äußeren Ventilelement 46 fluiddicht geführt. Seine Längserstreckung entspricht insgesamt in etwa seinem Durchmesser. Das untere Ende des inneren Ventilelements 48 läuft konisch spitz zu. Dabei sind zwei Bereiche mit unterschiedlicher Konizität vorhanden, zwischen denen eine Dichtkante 54 gebildet ist, die wiederum mit einem Ventilsitz 56 im unteren Bereich der Ausnehmung 44 zusammenarbeitet. Der konische Bereich am unteren Ende des inneren Ventilelements 48, welcher radial außen von der Dichtkante 54 liegt, bildet eine Druckfläche 57, deren Kraftresultierende in Öffnungsrichtung des inneren Ventilelements 48 gerichtet ist.In the housing 34 is a recess 44 present, in which two coaxially arranged valve elements 46 and 48 available. The outer valve element is tubular and has a sealing edge at its lower end 50 which with a valve seat 52 at the bottom of the recess 44 cooperates. The inner valve element 48 is in the outer valve element 46 guided fluid-tight. Overall, its longitudinal extent corresponds approximately to its diameter. The lower end of the inner valve element 48 tapered to a point. There are two areas with different taper, between which a sealing edge 54 is formed, which in turn with a valve seat 56 in the lower area of the recess 44 cooperates. The conical area at the lower end of the inner valve element 48 , which is radially outside of the sealing edge 54 lies, forms a printing surface 57 , whose force results in the opening direction of the inner valve element 48 is directed.

Radial einwärts vom Ventilsitz 52 sind über den Umfang des Düsenkörpers 36 verteilt mehrere Kraftstoff-Austrittskanäle 58 vorhanden. Noch weiter radial einwärts, radial innerhalb des Ventilsitzes 56, ist eine weitere Reihe von über den Umfang des Düsenkörpers 36 verteilt angeordneten Kraftstoff-Austrittskanälen 60 vorhanden. Das äußere Ventilelement 46 ist mit einem Führungsabschnitt 62 fluiddicht in der Ausnehmung 44 im Düsenkörper 36 geführt. Unterhalb des Führungsabschnitts 62 weist das äußere Ventilelement 46 einen etwas geringeren Durchmesser auf. Die sich hieraus ergebende umlaufende Stufe bildet eine Druckfläche 64, deren Kraftresultierende in Öffnungsrichtung des äußeren Ventilelements 46 gerichtet ist. In etwa von der Druckfläche 64 bis zum unteren Ende des äußeren Ventilelements 46 ist zwischen dem äußeren Ventilelement 46 un der Wand der Ausnehmung 44 ein Ringraum vorhanden, welcher einen Druckraum 66 bildet. Er ist über einen Hochdruckkanal 68 mit dem Hochdruckanschluss 26 verbunden.Radially inwards from the valve seat 52 are about the circumference of the nozzle body 36 distributes several fuel outlet channels 58 available. Even further radially inwards, radially inside the valve seat 56 , is another series of over the perimeter of the nozzle body 36 distributed fuel outlet channels 60 available. The outer valve element 46 is with a guide section 62 fluid-tight in the recess 44 in the nozzle body 36 guided. Below the guide section 62 has the outer valve element 46 a slightly smaller diameter. The resulting circumferential step forms a printing surface 64 whose force results in the opening direction of the outer valve element 46 is directed. Approximately from the printing area 64 to the lower end of the outer valve element 46 is between the outer valve element 46 and the wall of the recess 44 there is an annular space which is a pressure space 66 forms. It is via a high pressure duct 68 with the high pressure connection 26 connected.

Das äußere Ventilelement 46 erstreckt sich in seiner Längsrichtung ungefähr bis zum oberen Rand des Düsenkörpers 36. Seine ringförmige obere Stirnwand bildet eine Steuerfläche 70, welche einen ringförmigen Steuerraum 72 begrenzt. Nach radial innen wird der Steuerraum 72 von einer Dichthülse 74 begrenzt, die mit einer relativ scharfen Dichtkante (ohne Bezugszeichen) an der Steuerfläche 70 des äußeren Ventilelements 46 anliegt. Die Dichthülse 74 wird von einer Rohrfeder 76 gegen die Steuerfläche 70 beaufschlagt. Die Rohrfeder 76 stützt sich wiederum an einem Stützring 78 ab, der an einem Absatz (ohne Bezugszeichen) der Ausnehmung 44 anliegt. Durch die Rohrfeder 76 wird also zum einen die Dichthülse 74 mit der Dichtkante gegen die Steuerfläche 70 beaufschlagt, und weiter wird das äußere Ventilelement 46 mit seiner Dichtkante 50 gegen den Ventilsitz 52 gedrückt.The outer valve element 46 extends approximately in its longitudinal direction to the upper edge of the nozzle body 36 , Its ring-shaped upper end wall forms a control surface 70 which has an annular control room 72 limited. The control room is directed radially inwards 72 from a sealing sleeve 74 limited that with a relatively sharp sealing edge (without reference numerals) on the control surface 70 of the outer valve element 46 is applied. The sealing sleeve 74 is made by a Bourdon tube 76 against the control surface 70 applied. The Bourdon tube 76 in turn is supported by a support ring 78 starting from a paragraph (without reference number) of the recess 44 is applied. Through the Bourdon tube 76 on the one hand becomes the sealing sleeve 74 with the sealing edge against the control surface 70 acted upon, and further the outer valve element 46 with its sealing edge 50 against the valve seat 52 pressed.

Wie ohne weiteres aus 2 hervorgeht, ist das innere Ventilelement 48 erheblich kürzer als das äußere Ventilelement 46. Seine obere Begrenzungsfläche 80 ist konkav sphärisch gekrümmt ausgebildet. An ihr liegt flächig ein eine hierzu komplementäre Kontaktfläche 82 einer Übertragungsstange 84 an. Diese erstreckt sich in der Ausnehmung 44 über den Düsenkörper 36 hinaus in das Mittelteil 38 des Gehäuses 34 hinein. Eine obere Stirnfläche 86 der Übertragungsstange 84 ist konvex sphärisch gekrümmt. An ihr liegt flächig eine hierzu komplementäre Kontaktfläche 88 eines zylindrischen Steuerteils 90 an. Dieses ist wiederum fluiddicht und gleitend in der Ausnehmung 44 im Mittelteil 38 des Gehäuses 34 geführt. Die untere Kontaktfläche 82 und die obere Kontaktfläche 86 der Übertragungsstange 84 liegen auf einer gemeinsamen Kugelfläche, deren Mittelpunkt auf der Mittelachse der Übertragungsstange 84 liegt. Zwischen einander berührenden Kontaktflächen kann gegebenenfalls eine besonders reibungsarme Schicht vorhanden sein.How to look out easily 2 emerges is the inner valve element 48 considerably shorter than the outer valve element 46 , Its upper boundary 80 is concavely spherically curved. A complementary contact surface lies flat on it 82 a transmission rod 84 on. This extends in the recess 44 over the nozzle body 36 out into the middle section 38 of the housing 34 into it. An upper face 86 the transmission rod 84 is spherically curved convex. A complementary contact surface lies flat on it 88 a cylindrical control part 90 on. This is in turn fluid-tight and sliding in the recess 44 in the middle part 38 of the housing 34 guided. The lower contact area 82 and the top contact surface 86 the transmission rod 84 lie on a common spherical surface, the center of which is on the central axis of the transmission rod 84 lies. A particularly low-friction layer can optionally be present between contacting contact surfaces.

Die Übertragungsstange 84 und das Steuerteil 90 bilden insgesamt einen Steuerkolben 92. Im Bereich des unteren Endes der Übertragungsstange 84 ist ein umlaufender Absatz 94 vorhanden, an dem sich eine Rohrfeder 96 abstützt. Das andere Ende der Rohrfeder 96 stützt sich an einem nach radial innen weisenden Ringsteg (ohne Bezugszeichen) der Dichthülse 74 ab. Auf diese Weise wird die Übertragungsstange 84 und somit auch das innere Ventilelement 48 mit der Dichtkante 54 gegen den Ventilsitz 56 beaufschlagt. Der Durchmesser der Übertragungsstange 84 ist jedoch kleiner als der Innendurchmesser des äußeren Ventilelements 46. Gleiches gilt auch für das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Übertragungsstange 84 und dem Innendurchmesser der Dichthülse 74. Der auf diese Weise geschaffene Ringraum 98 ist über eine nur gestrichelt dargestellte Leckageleitung 100 mit dem Niederdruckanschluss 28 des Injektors 22 verbunden.The transmission rod 84 and the control section 90 form a control piston 92 , In the area of the lower end of the transmission rod 84 is a circulating paragraph 94 present, on which there is a Bourdon tube 96 supported. The other end of the Bourdon tube 96 is supported on a radially inward ring web (without reference number) of the sealing sleeve 74 from. In this way, the transmission rod 84 and thus also the inner valve element 48 with the sealing edge 54 against the valve seat 56 applied. The diameter of the transmission rod 84 however, is smaller than the inner diameter of the outer valve element 46 , The same applies to the ratio between the diameter of the transmission rod 84 and the inner diameter of the sealing sleeve 74 , The annulus created in this way 98 is via a leakage line shown only in dashed lines 100 with the low pressure connection 28 of the injector 22 connected.

Die obere Stirnfläche des Steuerteils 90 bildet eine Druckfläche 102, welche einen Steuerraum 104 begrenzt. Der Steuerraum 104 ist über einen in die obere Stirnfläche des Mittelteils 38 eingefrästen Fluidkanal 106 mit einer Zulaufdrossel 108 mit dem Hochdruckkanal 68 verbunden. Ebenso ist der Steuerraum 72 über einen in die untere Stirnfläche des Mittelteils 38 eingefrästen Fluidkanal 110 mit einer Strömungsdrossel 112 mit dem Hochdruckkanal 68 verbunden.The top face of the control module 90 forms a printing surface 102 which is a control room 104 limited. The control room 104 is in the upper end face of the middle part 38 milled fluid channel 106 with an inlet throttle 108 with the high pressure duct 68 connected. The control room is also 72 via one in the lower end face of the middle part 38 milled fluid channel 110 with a flow restrictor 112 with the high pressure duct 68 connected.

Im Oberteil 40 ist ein 3/3-Wegeventil 114 vorhanden. Dessen Ventilelement 116 arbeitet mit einem oberen Ventilsitz 118 und einem unteren Ventilsitz 120 zusammen. Es wird von einem Aktor 122 bewegt, welcher wiederum vom Steuer- und Regelgerät 32 angesteuert wird. Das Ventilelement 116 ist in einer Schaltkammer 124 angeordnet, die im Bereich des unteren Ventilsitzes 120 über einen Fluidkanal mit einer Ablaufdrossel 126 mit dem Steuerraum 104 verbunden ist. Im Bereich des oberen Ventilsitzes 118 ist die Schaltkammer 124 mit dem Niederdruckanschluss 28 verbunden. Seitlich von der Schaltkammer zweigt ein Strömungskanal 128 ab, der über eine Drosselstelle 130 zum Steuerraum 72 führt.In the top 40 is a 3/3-way valve 114 available. Its valve element 116 works with an upper valve seat 118 and a lower valve seat 120 together. It is from an actuator 122 moves, which in turn from the control unit 32 is controlled. The valve element 116 is in an interrupter 124 arranged in the area of the lower valve seat 120 via a fluid channel with an outlet throttle 126 with the control room 104 connected is. In the area of the upper valve seat 118 is the switching chamber 124 with the low pressure connection 28 connected. A flow channel branches to the side of the switching chamber 128 from that via a throttle 130 to the control room 72 leads.

Der Injektor 22 arbeitet folgendermaßen:
Wenn keine Einspritzung erfolgen soll, liegt das Ventilelement 116 des 3/3-Wegeventils 114 am oberen Ventilsitz 118 an. In diese Schaltstellung wird das Ventilelement von einer Druckfeder (ohne Bezugszeichen) beaufschlagt, und in dieser Schaltstellung besteht keine Fluidverbindung zwischen den beiden Steuerräumen 72 und 104 und dem Niederdruckanschluss 28. Andererseits sind die Steuerräume 72 und 104 über den Hochdruckkanal 68 und die Fluidkanäle 106 und 110 weiterhin mit dem Hochdruckanschluss 26 verbunden.The injector 22 works as follows:
If no injection is to take place, the valve element is located 116 of the 3/3-way valve 114 at the upper valve seat 118 on. In this switching position, the valve element is acted upon by a compression spring (without reference numerals), and in this switching position there is no fluid connection between the two control rooms 72 and 104 and the low pressure connection 28 , On the other hand are the control rooms 72 and 104 via the high pressure duct 68 and the fluid channels 106 and 110 continue with the high pressure Enough 26 connected.

In den Steuerräumen 72 und 104 herrscht somit in etwa der am Hochdruckanschluss 26 anliegende hohe Fluiddruck, der eine entsprechende in Schließrichtung der Ventilelemente 46 und 48 wirkende hydraulische Kraft an den Steuerflächen 70 und 102 bewirkt. Diese in Schließrichtung wirkende hydraulische Kraft ist größer als die an der Druckfläche 64 des äußeren Ventilelements 46 in Öffnungsrichtung wirkende hydraulische Kraft. Somit wird das äußere Ventilelement 46 mit seiner Dichtkante 50 gegen den Ventilsitz 52 gedrückt. Kraftstoff kann durch die Kraftstoffaustrittskanäle 58 nicht austreten. Ferner liegt an der Druckfläche 57 nur ein geringer Druck an, so dass auch das innere Ventilelement 48 über die Übertragungsstange 84 und das Steuerteil 90 mit seiner Dichtkante 54 gegen den Ventilsitz 56 gedrückt wird.In the control rooms 72 and 104 there is roughly that at the high-pressure connection 26 applied high fluid pressure, which is a corresponding in the closing direction of the valve elements 46 and 48 hydraulic force acting on the control surfaces 70 and 102 causes. This hydraulic force acting in the closing direction is greater than that on the pressure surface 64 of the outer valve element 46 hydraulic force acting in the opening direction. Thus the outer valve element 46 with its sealing edge 50 against the valve seat 52 pressed. Fuel can pass through the fuel outlet channels 58 do not leak. Furthermore lies on the printing surface 57 only a small pressure, so that the inner valve element 48 over the transmission rod 84 and the control section 90 with its sealing edge 54 against the valve seat 56 is pressed.

Wenn das Ventilelement 116 des 3/3-Wegeventils 114 am unteren Ventilsitz 120 anliegt, ist der Steuerraum 104 weiterhin vom Niederdruckanschluss 28 getrennt; es besteht nun jedoch eine Fluidverbindung vom Niederdruckanschluss 28 über die Schaltkammer 124 und den Strömungskanal 128 zu dem ringförmigen Steuerraum 72. Somit sinken der Druck im Steuerraum 72 und die entsprechende an der Steuerfläche 70 des äußeren Ventilelements 46 angreifende hydraulische Kraft. Das äußere Ventilelement 46 kommt nun aufgrund der an der Druckfläche 44 angreifenden hydraulischen Kraft mit der Dichtkante 50 vom Ventilsitz 52 frei. Kraftstoff kann daher aus den Kraftstoff-Austrittskanälen 58 austreten. Da gleichzeitig im Steuerraum 104 weiterhin ein hoher Fluiddruck herrscht, reicht die an der Druckfläche 57 angreifende hydraulische Kraft jedoch nicht aus, um auch das innere Ventilelement 48 zu bewegen.If the valve element 116 of the 3/3-way valve 114 at the lower valve seat 120 is the control room 104 continue from the low pressure connection 28 Cut; however, there is now a fluid connection from the low pressure connection 28 via the control chamber 124 and the flow channel 128 to the annular control room 72 , This reduces the pressure in the control room 72 and the corresponding one on the control surface 70 of the outer valve element 46 attacking hydraulic force. The outer valve element 46 now comes due to the on the printing surface 44 attacking hydraulic force with the sealing edge 50 from the valve seat 52 free. Fuel can therefore come out of the fuel outlet channels 58 escape. Because at the same time in the control room 104 If there is still a high fluid pressure, this is sufficient on the pressure surface 57 attacking hydraulic force does not, however, also affect the inner valve element 48 to move.

Wenn auch aus den Kraftstoff-Austrittskanälen 60 Kraftstoff austreten soll, wird das Ventilelement 116 des 3/3-Wegeventils 114 in eine mittlere Schaltstellung gebracht. In dieser sind beide Steuerräume 72 und 104 mit dem Niederdruckanschluss 28 verbunden. Somit sinkt die an der Steuerfläche 102 des Steuerteils 90 wirkende hydraulische Kraft, so dass nun die an der Druckfläche 57 angreifende hydraulische Kraft das innere Ventilelement 48 mit der Dichtkante 54 vom Ventilsitz 56 abheben kann, wodurch der Strömungsweg zu den Kraftstoff-Austrittskanälen 60 vom Hochdruckanschluss 26 her frei wird.Albeit from the fuel outlet channels 60 The valve element is intended to leak fuel 116 of the 3/3-way valve 114 brought into a middle switching position. In this are both control rooms 72 and 104 with the low pressure connection 28 connected. This reduces the control surface 102 of the control section 90 acting hydraulic force so that now on the pressure surface 57 Hydraulic force attacking the inner valve element 48 with the sealing edge 54 from the valve seat 56 can take off, creating the flow path to the fuel outlet channels 60 from the high pressure connection 26 here is free.

Claims (8)

Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (34) mit einem Einspritzbereich (42), mit einer in dem Gehäuse (34) vorhandenen Ausnehmung (44), mit mindestens zwei in der Ausnehmung (44) koaxial zueinander angeordneten Ventilelementen (46, 48), welche jeweils mit einem Ventilsitz (52, 56) am Einspritzbereich (42) zusammenarbeiten, wobei das innere Ventilelement (48) kürzer ist als das äußere Ventilelement (46), wobei eine Beaufschlagungseinrichtung (57) vorhanden ist, welche das innere Ventilelement (48) wenigstens zeitweise in Öffnungsrichtung beaufschlagt, wobei ein Steuerkolben vorhanden (92) ist, welcher mit dem inneren Ventilelement (48) zusammenwirkt, und wobei der Steuerkolben (92) eine Druckfläche (102) aufweist, deren Kraftresultierende in Schließrichtung zeigt und welche einen Steuerraum (104) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagungseinrichtung (57) auf das innere Ventilelement (48) eine in etwa konstante Öffnungskraft ausübt, und dass in dem Steuerraum (104) ein Fluiddruck herrscht, welcher kurzzeitig abgesenkt werden kann.Fuel injector ( 22 ) for an internal combustion engine, with a housing ( 34 ) with an injection area ( 42 ), with one in the housing ( 34 ) existing recess ( 44 ), with at least two in the recess ( 44 ) coaxial valve elements ( 46 . 48 ), each with a valve seat ( 52 . 56 ) at the injection area ( 42 ) work together, the inner valve element ( 48 ) is shorter than the outer valve element ( 46 ), an application device ( 57 ) is present, which is the inner valve element ( 48 ) acted on at least temporarily in the opening direction, a control piston being present ( 92 ) which is connected to the inner valve element ( 48 ) cooperates, and wherein the control piston ( 92 ) a printing area ( 102 ), the resultant of which points in the closing direction and which a control room ( 104 ) limited, characterized in that the application device ( 57 ) on the inner valve element ( 48 ) exerts an approximately constant opening force, and that in the control room ( 104 ) there is a fluid pressure which can be reduced briefly. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (92) einen umlaufenden Absatz (94) aufweist, an dem sich eine erste, in Schließrichtung wirkende Vorspanneinrichtung (96) abstützt.Fuel injector ( 22 ) according to claim 1, characterized in that the control piston ( 92 ) a circulating paragraph ( 94 ) on which a first biasing device acting in the closing direction ( 96 ) supports. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Vorspanneinrichtung (96) an einer Dichthülse (74) abstützt, welche eine Dichtkante umfasst, die von einer zweiten Vorspanneinrichtung (76) gegen das äußere Ventilelement (46) beaufschlagt wird.Fuel injector ( 22 ) according to claim 2, characterized in that the first biasing device ( 96 ) on a sealing sleeve ( 74 ) which includes a sealing edge which is supported by a second biasing device ( 76 ) against the outer valve element ( 46 ) is applied. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Ventilelement (48) in dem äußeren Ventilelement (46) fluiddicht geführt ist, und dass zwischen dem Steuerkolben (92) und dem äußeren Ventilelement (46) wenigstens bereichsweise ein Ringraum (98) vorhanden ist, welcher mit einem Niederdruckanschluss (28) verbunden ist.Fuel injector ( 22 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the inner valve element ( 48 ) in the outer valve element ( 46 ) is guided in a fluid-tight manner and that between the control piston ( 92 ) and the outer valve element ( 46 ) an annular space at least in some areas ( 98 ) is available, which with a low pressure connection ( 28 ) connected is. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (92) einen Steuerabschnitt (90), an dem die Druckfläche (102) vorhanden ist, und einen zwischen Ventilelement (48) und Steuerabschnitt (90) angeordneten Übertragungsabschnitt (84) umfasst, welcher ein vom Steuerabschnitt (90) separates Teil darstellt.Fuel injector ( 22 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control piston ( 92 ) a control section ( 90 ) on which the printing surface ( 102 ) is present, and one between the valve element ( 48 ) and control section ( 90 ) arranged transmission section ( 84 ), which is one of the control section ( 90 ) represents a separate part. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (88) des Steuerabschnitts (90) mit dem Übertragungsabschnitt (84) sphärisch gekrümmt und die entsprechende Kontaktfläche (86) am Übertragungsabschnitt (84) hierzu komplementär ausgebildet ist.Fuel injector ( 22 ) according to claim 5, characterized in that the contact surface ( 88 ) of the control section ( 90 ) with the transmission section ( 84 ) spherically curved and the corresponding contact surface ( 86 ) at the transmission section ( 84 ) is complementary to this. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (80) des inneren Ventilelements (48) mit dem Steuerkolben (92) sphärisch gekrümmt und die entsprechende Kontaktfläche (82) am Steuerkolben (92) hierzu komplementär ausgebildet ist.Fuel injector ( 22 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the contact surface ( 80 ) of the inner valve element ( 48 ) with the control piston ( 92 ) spherically curved and the corresponding contact surface ( 82 ) on the control piston ( 92 ) is complementary to this. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (82, 86) am Übertragungsabschnitt (84) zum Steuerabschnitt (90) und zum inneren Ventilelement (48) jeweils Teil einer gemeinsamen Kugelfläche sind, deren Mittelpunkt auf der Mittelachse des Übertragungsabschnitts (84) liegt.Fuel injector ( 22 ) according to claims 6 and 7, characterized in that the contact surfaces ( 82 . 86 ) at the transmission section ( 84 ) to the tax section ( 90 ) and the inner valve element ( 48 ) are each part of a common spherical surface, the center of which is on the central axis of the transmission section ( 84 ) lies.
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